JPH03131230A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

Magnetic resonance imaging apparatus

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Publication number
JPH03131230A
JPH03131230A JP1268969A JP26896989A JPH03131230A JP H03131230 A JPH03131230 A JP H03131230A JP 1268969 A JP1268969 A JP 1268969A JP 26896989 A JP26896989 A JP 26896989A JP H03131230 A JPH03131230 A JP H03131230A
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JP
Japan
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pulse
magnetic field
magnetic resonance
images
gradient magnetic
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Application number
JP1268969A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Kajiyama
孝治 梶山
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Publication of JPH03131230A publication Critical patent/JPH03131230A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To shorten a restriction time of a patient and to attempt to improve through-put by constituting a sequencer controlling pulse sequences of each specified exciting pulse, an encode inclined magnetic field and a pulse and providing a function obtaining different images by one photographing. CONSTITUTION:A pulse sequence having three pulses consisting of the 1st pulse wherein a user can arbitrary select the angle, the 2nd 90 deg. pulse and the 3rd 180 deg. pulse and a signal of a transvere spin component excited by means of the 1st pulse is formed in a positive and negative frequency encode inclined magnetic field. Then, a transverse magnetization component is dispersed by means of an inclined magnetic field called a spoiller and the remaining longitudinal magnetization component is formed by means of the 2nd and 3rd pulses. Therefore, two kinds of images, for example, a longitudinal relaxation emphasizing image and a transeverse relaxation emphasizing image can be obtd. by one photographing. It is thereby possible to shorten a restrictive time of an examined body and to improve through-put.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用して被検体
の断層画像を得るようにした核磁気共鳴イメージング装
置において、2種の異なる情報の画像を1度の撮像で得
ることを特徴とするMRI装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention provides a nuclear magnetic resonance imaging apparatus that utilizes nuclear magnetic resonance (NMR) phenomena to obtain tomographic images of a subject. The present invention relates to an MRI apparatus characterized in that an information image is obtained in one imaging session.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

核磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴現象を利用
して被検体中の所望の検査部位における原子核スピン(
以下、単にスピンと称す。)の密度分布、緩和時間分布
等を計測して、その計測データから、被検体の断面を画
像表示するものである。
Nuclear magnetic resonance imaging equipment utilizes nuclear magnetic resonance phenomena to determine the nuclear spin (
Hereinafter, this will be simply referred to as spin. ), the density distribution, relaxation time distribution, etc. are measured, and the cross section of the object is displayed as an image from the measured data.

この装置では、第1図に示ずJ:うに0.02〜2テス
ラ程度の静磁場を発生さぜる静磁場発生装置10の中に
被検体1が置かれる。この時、被検体中のスピンは静磁
場の強さHoによって決まる周波数で静磁場の方向を軸
として歳差運動を行なう。この周波数をラーモア周波数
と呼ぶ、ラーモア周波数ν0は、 γ ヤo =−Ho              …(1)
2π で表わせる。ここで、γは磁気回転比で原子核の種類毎
に固有の値を持つ。また、ラーモア歳差運動の角速度を
ω0とすると、 ωa”2πνO…(2) の関係があるため、 ω0=γHo            …(3)で与え
られる。
In this apparatus, a subject 1 is placed in a static magnetic field generator 10 (not shown in FIG. 1) which generates a static magnetic field of about 0.02 to 2 Tesla. At this time, the spins in the subject perform precession with the direction of the static magnetic field as an axis at a frequency determined by the strength Ho of the static magnetic field. This frequency is called the Larmor frequency, and the Larmor frequency ν0 is γ yao = -Ho...(1)
It can be expressed as 2π. Here, γ is the gyromagnetic ratio and has a unique value for each type of atomic nucleus. Further, if the angular velocity of Larmor precession is ω0, the relationship ωa”2πνO (2) is given, so it is given by ω0=γHo (3).

ここで、高周波照射コイル20aによって計測しようと
する原子核のラーモア周波数90に等しい周波数の高周
波磁場(1!磁波)を加えると、スピンが励起され高い
エネルギー状態に遷移する。
Here, when a high frequency magnetic field (1! magnetic wave) of a frequency equal to the Larmor frequency 90 of the atomic nucleus to be measured is applied by the high frequency irradiation coil 20a, the spins are excited and transition to a high energy state.

この高周波磁場を打ち切ると、スピンはもとの低いエネ
ルギー状態に戻る。このときに放出される電磁波を高周
波受信コイル20bで受信し、増幅器23で増幅、波形
整形した後、A/D変換器25(以下、ADCと称す。
When this high-frequency magnetic field is cut off, the spins return to their original low energy state. The electromagnetic waves emitted at this time are received by the high-frequency receiving coil 20b, amplified and waveform-shaped by the amplifier 23, and then sent to the A/D converter 25 (hereinafter referred to as ADC).

)でデジタル化して中央処理装置11(以下、CPUと
称す。)に送る。CPU11では、このデータを基に再
構成演算し、この演算されたデータが被検体1の断層画
像としてデイスプレィ28に表示される。上記の高周波
磁場は、CPUIIにより制御されるシーケンサ12が
送り出す信号を高周波送信コイル用増幅器19によって
増幅したものを高周波送信コイル20aに送ることで得
られる。
) and send it to the central processing unit 11 (hereinafter referred to as CPU). The CPU 11 performs reconstruction calculations based on this data, and the calculated data is displayed on the display 28 as a tomographic image of the subject 1. The above-mentioned high frequency magnetic field is obtained by amplifying a signal sent out by the sequencer 12 controlled by the CPU II by the high frequency transmitting coil amplifier 19 and sending the amplified signal to the high frequency transmitting coil 20a.

MRI装置においては1以上の静磁場10と高周波磁場
の他に、空間内の位置情報を得るための傾斜磁場を作る
ために傾斜磁場コイル群24を備えている。これらの傾
斜磁場コイル24は、シーケンサ12からの信号で動作
する傾斜磁場コイル用電源25から電流を供給され、傾
斜磁場を発生するものである。
In addition to one or more static magnetic fields 10 and a high-frequency magnetic field, the MRI apparatus includes a gradient magnetic field coil group 24 to generate gradient magnetic fields for obtaining position information in space. These gradient magnetic field coils 24 are supplied with current from a gradient magnetic field coil power supply 25 operated by signals from the sequencer 12, and generate gradient magnetic fields.

ここで、MHI装置の撮影原理を述べておく。Here, the imaging principle of the MHI device will be described.

第4図(a)に示すようにZ方向の静磁場Ho中に置か
れた原子核は、古典物理学的に見ると1個の棒磁石のよ
うに振舞い、先に述べたラーモア周波数90でZ軸の回
りに歳差運動を行なっている。
As shown in Fig. 4(a), an atomic nucleus placed in a static magnetic field Ho in the Z direction behaves like a single bar magnet when viewed from classical physics, and the Z It precesses around its axis.

この周波数は前記(2)式で与えられ、静磁場の強度に
比例している。(1)式及び(3)式におけるγは磁気
回転比と呼ばれ、fJK子核に固有の値を持っている。
This frequency is given by the above equation (2) and is proportional to the strength of the static magnetic field. γ in equations (1) and (3) is called the gyromagnetic ratio, and has a value specific to the fJK nucleus.

一般には測定対象の原子核は膨大な数にのぼり、それぞ
れが勝手な位相で回転しているために、全体で見るとX
−Y面内の成分は打ち消しあい、Z方向成分のみ巨視的
磁化が残る。この状態でX方向にラーモア周波数ν0に
等しい周波数の高周波磁場H1を印加する(第4図(b
))と、巨視的磁化はY面内に倒れ始める。この倒れる
角度はHlの振幅と印加時間との積にほぼ比例し、パル
ス印加時点に対し90°倒れる時のHlを90”パルス
、180’倒れるときのHlを1801パルスと呼ぶ。
In general, there are a huge number of atomic nuclei to be measured, and each one rotates with an arbitrary phase, so when viewed as a whole,
- The components in the Y plane cancel each other out, and macroscopic magnetization remains only in the Z direction component. In this state, a high frequency magnetic field H1 with a frequency equal to the Larmor frequency ν0 is applied in the X direction (Fig. 4(b)
)), the macroscopic magnetization begins to fall in the Y plane. This tilting angle is approximately proportional to the product of the amplitude of Hl and the application time, and Hl when tilting 90 degrees with respect to the pulse application time is called a 90'' pulse, and Hl when tilting 180' is called a 1801 pulse.

さて、現在MHI装置による撮影で一般的に用いられて
いる方法に2次元フーリエイメージング法がある。この
方法のうち代表的なスピンエコー法の模式的なパルスシ
ーケンスを第5図に示す。
Now, a two-dimensional Fourier imaging method is currently commonly used for imaging using an MHI device. A typical pulse sequence of the spin echo method, which is a typical method among these methods, is shown in FIG.

このパルスシーケンスでは、まず、900パルス29を
印加した後、エコー時間をTeとしたときTe/2の時
間後に180’パルス30を加える。
In this pulse sequence, first, 900 pulses 29 are applied, and then a 180' pulse 30 is applied after a time of Te/2, where Te is the echo time.

90″′パルス29を加えた後、各スピンはそれぞれに
固有の速度でx−Y面内で回転を始めるため、時間の経
過とともに各スピン間に位相差が生じる。
After applying the 90'' pulse 29, each spin starts rotating in the x-y plane at its own unique speed, so that a phase difference occurs between the spins over time.

ここで180°パルス30が加わると、各スピンは第6
図に示すようにX軸に対称に反転し、その後も同じ速度
で回転を続けるために時刻Teでスピンは再び集束し、
エコー信号を形成する。
When a 180° pulse 30 is added here, each spin becomes the 6th
As shown in the figure, the spins are symmetrically reversed around the
form an echo signal.

上記のように信号は計測されるが、断層画像を構成する
ためには信号の空間的な分布を求めねばならない。この
ために線形な傾斜磁場を用いる。
Although the signals are measured as described above, the spatial distribution of the signals must be determined in order to construct a tomographic image. For this purpose, a linear gradient magnetic field is used.

均一な静磁場に傾斜磁場を重畳する事で空間的な磁場勾
配ができる。先にも述べたようにスピンの回転周波数は
磁場強度に比例しているから傾斜磁場が加わった状態に
おいては、各スピンの回転周波数は空間的に異なる6従
って、この周波数を調べることによって各スピンの位置
を知ることがでぎる。この目的のため1.:、位相エン
コード傾斜磁場9周波数エンコード傾斜磁場が用いられ
ている。
A spatial magnetic field gradient is created by superimposing a gradient magnetic field on a uniform static magnetic field. As mentioned earlier, the rotational frequency of spins is proportional to the magnetic field strength, so when a gradient magnetic field is applied, the rotational frequency of each spin differs spatially6. Therefore, by examining this frequency, each spin It is possible to know the location of For this purpose 1. :, phase encoding gradient magnetic field 9 frequency encoding gradient magnetic field is used.

以上に述べたパルスシーケンスを基本単位として、位相
エンコード傾斜磁場の強度を毎回変えながら一定の繰り
返し時間(TR)毎に、所定回数、例えば256回絵9
返す、こうして得られた計測信号を2次元逆フーリエ変
換することで巨視的磁化の空間的分布が求められる。以
上の説明において、3種類の傾斜磁場は互いに重複しな
ければ。
Using the pulse sequence described above as a basic unit, the pulse sequence is repeated a predetermined number of times, for example, 256 times, at a constant repetition time (TR) while changing the strength of the phase encode gradient magnetic field each time.
The spatial distribution of macroscopic magnetization can be determined by subjecting the thus obtained measurement signal to two-dimensional inverse Fourier transformation. In the above explanation, the three types of gradient magnetic fields must not overlap with each other.

x、y、zのいずれであってもよく、或いはそれらの複
合されたものであっても構わない。
It may be any one of x, y, and z, or a combination thereof.

以りのMRI基本原理に関しては、rNMR医学」 (
基礎と臨床)(核磁気共鳴医学研究会編、九淳株式会社
、昭和59年1月20日発行)に詳しい。
Regarding the basic principles of MRI, please refer to ``rNMR Medicine'' (
Basic and Clinical) (edited by the Nuclear Magnetic Resonance Medical Study Group, Kujun Co., Ltd., published January 20, 1980).

ところで、」2記した原理の中で、緩和現象について、
さらに詳細に述べる。緩和とは、高周波磁場により励起
されたスピンが、吸収したエネルギーを放出しながら、
ある時定数をもって基底状態に戻ることを意味する。こ
の緩和現象には2種類あり、一方を縦緩和、他方を横緩
和という、縦緩和は、スピン−格子緩和とも呼ばれ、緩
和の時定数すなわち縦緩和時間はT1 ど表わされる。
By the way, among the principles mentioned in ``2'', regarding the relaxation phenomenon,
I will explain in more detail. Relaxation is when spins excited by a high-frequency magnetic field release absorbed energy,
It means returning to the ground state with a certain time constant. There are two types of this relaxation phenomenon, one called longitudinal relaxation and the other transverse relaxation.Longitudinal relaxation is also called spin-lattice relaxation, and the time constant of relaxation, that is, longitudinal relaxation time, is expressed as T1.

横緩和は、スピン−スピン緩和とも呼ばれ、横緩和時間
はT2と表わされる。
Transverse relaxation is also called spin-spin relaxation, and the transverse relaxation time is expressed as T2.

縦緩和は、巨視的磁化MのZ′軸成分M z ’ が定
常状態のMの大きさMoに等しくなるまで戻る過程であ
り、M7.′は第7図のように指数関数的に増大する。
Longitudinal relaxation is a process in which the Z'-axis component M z ' of macroscopic magnetization M returns to be equal to the magnitude Mo of M in the steady state, and M7. ' increases exponentially as shown in FIG.

縦緩和時間T1は、Mz’ =Mo(]、−1)となる
までの時間である。1′1はスピンが吸収したエネルギ
ーを周囲の格子に熱振動のエネルギーとして放出し、定
常状態に戻る速さを示しており、試料の分子結合状態に
よって、異なる。
The longitudinal relaxation time T1 is the time until Mz'=Mo(], -1). 1'1 indicates the speed at which the spin releases the absorbed energy into the surrounding lattice as thermal vibration energy and returns to a steady state, which varies depending on the molecular bonding state of the sample.

すなわち、同じ水素原子核(プロトン)を対象としても
、水と脂肪ではT1が異なり、人体でいえば、組織固有
のT1値が存在する。それを示したのが第9図である。
That is, even for the same hydrogen nucleus (proton), water and fat have different T1 values, and in the human body, there are tissue-specific T1 values. Figure 9 shows this.

横緩和は、各スピンが2′軸の周りに均等に敗る過程で
あり、X’−Y’平面のベクトル和MX’Y″は指数関
数的に減衰しく第8図参照)、0に戻る過程である。横
緩和時間T2は、MX’Y’=Mo/eとなるまでの時
間である。T1と同様にT2も試料の分子結合状態によ
って異なる。組織によるTZ値の違いを第10図に示す
Transverse relaxation is a process in which each spin is equally defeated around the 2' axis, and the vector sum MX'Y'' on the X'-Y' plane decays exponentially (see Figure 8) and returns to 0. The transverse relaxation time T2 is the time until MX'Y'=Mo/e.Similar to T1, T2 also varies depending on the molecular bonding state of the sample.Figure 10 shows the difference in TZ value depending on the tissue. Shown below.

丑述したように、T I T T 2は組織固有の値で
あり、腫瘍等の病変部も識別できるため、この二次元的
な分布を画像化することにより、診断能の向」二に寄与
できる。この目的で用いられるのが、T1強調像、12
強調像であり、縁り返し時間TR,エコー時間TE、反
転回復(InversionRecovery : I
 R)法における回復時間TI、グラジェントエコー法
(以下−GE法と称す。)におけるフリップアングルを
適宜選択することにより得られる。第5図に示したスピ
ンエコー(SE)法における各組織の信号強度Sは、 5=N(H)(1−2exp((TR=TE/2))e
xp(−TR/Ti))exp(TE/T2)・・・(
4) で与えられる。ここで、N(H)は、プロトン密度を示
す6通常、TR>TE/2とにけるので、S=:N(H
)(]、−exp(−TR/Ti))exp(−TE/
T2)・・・(5) で近似できる。
As mentioned above, T I T T 2 is a tissue-specific value and can also identify lesions such as tumors, so imaging this two-dimensional distribution will contribute to improving diagnostic performance. can. The T1-weighted image, 12
This is an enhanced image, with the inversion time TR, echo time TE, and inversion recovery (I).
This can be obtained by appropriately selecting the recovery time TI in the R) method and the flip angle in the gradient echo method (hereinafter referred to as the -GE method). The signal strength S of each tissue in the spin echo (SE) method shown in Fig. 5 is: 5=N(H)(1-2exp((TR=TE/2))e
xp(-TR/Ti))exp(TE/T2)...(
4) is given by. Here, N(H) indicates the proton density 6 Normally, TR>TE/2, so S=:N(H
)(], -exp(-TR/Ti))exp(-TE/
T2)...(5) can be approximated as follows.

式(5)から、T R> T lとした場合、exp(
−T R/ T I)〜O−(6)となり、T1の影響
を無視できる7一方、TE<TZとした場合、 QXP(−T E / T 2) 〜1       
  ・・・(7)となり、T2の影響を無視できる。
From equation (5), when T R> T l, exp(
-T R/ T I) ~ O- (6), and the influence of T1 can be ignored.7 On the other hand, when TE<TZ, QXP (-T E / T 2) ~1
...(7), and the influence of T2 can be ignored.

式(5)(6)から、長イT R、長いTEのSE法(
以下、 long −S Eという。)を用いた場合、
5=N(H)exp(−TE/Tp、)      ”
48)となり、12強調像が得られる。逆に、短いTR
From equations (5) and (6), the long i TR, long TE SE method (
Hereinafter, it will be referred to as long-SE. ),
5=N(H)exp(-TE/Tp,)”
48), and a 12-enhanced image is obtained. On the contrary, short TR
.

短いTEのSE法(以下、5hort −S E  と
いう。)を用いた場合、式(5) (7)から。
When using the short TE SE method (hereinafter referred to as 5hort-SE), from equations (5) and (7).

S  =  N (H)(]、 −exp(−TR/T
i))      ・・・(9)となり、T1強調像が
得られる。
S = N (H)(], -exp(-TR/T
i)) (9), and a T1-weighted image is obtained.

第11図に示すIR法について説明する。IR法による
信号Sば、 5=N(H)(1−2exp(−TI/Ti)+2ex
p(−(TR−TE/2)/Tz)−exp(−T R
/ T t))exp(−T E / ’rz)・・・
(10) で与えられる。ここで、TR>TE/2とすると、5=
N(H)(1−2exp(−TI/TI)+exp(−
T R/ T z))exp(−T E / Tx)・
・・(11) となる。さらに、TE<T2とすると、5=N(H)(
1−2exp(−TI/Tx)+exp(T R/ T
l))        −(12)となり、T1強調画
像が得られる。
The IR method shown in FIG. 11 will be explained. The signal S by the IR method is 5=N(H)(1-2exp(-TI/Ti)+2ex
p(-(TR-TE/2)/Tz)-exp(-TR
/T t))exp(-TE/'rz)...
(10) is given by. Here, if TR>TE/2, then 5=
N(H)(1-2exp(-TI/TI)+exp(-
T R / T z)) exp (-T E / Tx)・
...(11) becomes. Furthermore, if TE<T2, 5=N(H)(
1-2exp(-TI/Tx)+exp(TR/T
l)) - (12), and a T1 weighted image is obtained.

第12図に示すGE法について、説明する。The GE method shown in FIG. 12 will be explained.

GE法では、180’パルスを用いずに周波数エンコー
ド傾斜磁場を反転させることにより、スピンの位相を揃
えるため、静磁場の場所による不均一により緩和する成
分は、収束しない、特にこの静磁場の不均一も考慮した
横緩和時間をTx傘と表わす。また、選択励起パルス3
1の角度、すなわち選択励起パルス31により倒される
巨視的磁化の角度をフリップアングルと呼ぶ。言い替え
ると。
In the GE method, the phase of the spins is aligned by reversing the frequency encoded gradient magnetic field without using a 180' pulse. Therefore, the component that relaxes due to the unevenness of the static magnetic field depending on the location does not converge. The transverse relaxation time taking uniformity into consideration is expressed as Tx umbrella. In addition, selective excitation pulse 3
1, that is, the angle of macroscopic magnetization that is flipped by the selective excitation pulse 31, is called a flip angle. In other words.

フリップアングルθ0のパルスとは、巨視的磁化を00
倒すパルスである。
A pulse with a flip angle θ0 means that the macroscopic magnetization is 00
It is a pulse that defeats.

第12図のGE法によって得られる信号Sは、S =N
(H)exp(−TE/Tz拳)[(1−IBXP(−
TR/T1))sinθコ/Tl−exp(TR/Tl
)axp(−TR/T2)−(exp(−TR,/Tl
)−exp(−TR/Tz))cosθコ・・・(13
) で与えられる。ここで、θはフリップアングルを示す、
TR>Tzとすると、 5=N(H)exp(−TE/T2す[(1−exp(
−TR/Tt))sinθ]/[:1−exp(−TR
/Tt)cosθコ         −(14)とな
る。θ〜O” 、TR>T1 とすると、5=N(H)
exp(TE/Tz*)     −(15)となり、
T2ユ強調画像が得られる。
The signal S obtained by the GE method in FIG. 12 is S = N
(H)exp(-TE/Tz fist) [(1-IBXP(-
TR/T1)) sinθko/Tl-exp(TR/Tl
)axp(-TR/T2)-(exp(-TR,/Tl
)-exp(-TR/Tz))cosθco...(13
) is given by. Here, θ indicates the flip angle,
When TR>Tz, 5=N(H)exp(-TE/T2[(1-exp(
-TR/Tt)) sinθ]/[:1-exp(-TR
/Tt)cosθco-(14). θ~O”, TR>T1, then 5=N(H)
exp(TE/Tz*) −(15),
A T2 weighted image is obtained.

以上述べたように、さまざまな方法により強調画像が得
られる。IR法の動作原理及びGE法の動作原理、また
それらによる強調画像については、マグネチック・レゾ
ナンス・イメージング。
As described above, enhanced images can be obtained by various methods. For information on the operating principles of the IR method and the GE method, and their enhanced images, please refer to Magnetic Resonance Imaging.

(1988年)第66頁から第83頁(Magneti
cResonance Imaging (1988)
 p p 66−83)に詳しい。また、上記緩和現象
については。
(1988) pp. 66-83 (Magneti
cResonance Imaging (1988)
For details, see pp. 66-83). Also, regarding the relaxation phenomenon mentioned above.

rNMR生体系への応用」 (西村書店、1985年)
の他、rNMR診断法−基礎から臨床まで−」「真野勇
著、秀潤社1984年4月1日発行)第34頁から第3
7頁に詳しい。
Application of rNMR to biological systems” (Nishimura Shoten, 1985)
In addition, "rNMR Diagnostic Methods - From Basics to Clinical Practice", written by Isamu Mano, published by Shujunsha on April 1, 1984, pp. 34 to 3.
Details on page 7.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述のように、従来はlong −S EでT2強調、
あるいは、GE法でT211強調、IR法または、5h
ort −S E でT1強調と、別々のシーケンスで
2回以上の撮像を行なう必要があった。この場合、撮像
が長時間に及び、被検体すなわち患者を拘束する時間が
長く、苦痛となるだけでなく1体動によるアーチファク
ト等、画質劣化を引き起こしていた。また、スループッ
ト向上の障害となっていた。
As mentioned above, conventionally, long-SE emphasizes T2,
Alternatively, T211 emphasis with GE method, IR method or 5h
It was necessary to perform T1 weighting at ort-S E and to perform imaging two or more times in separate sequences. In this case, imaging takes a long time and the subject, ie, the patient, is restrained for a long time, which not only causes pain but also causes deterioration in image quality such as artifacts due to single body movements. Moreover, this was an obstacle to improving throughput.

本発明は、これを解決し、1回の撮像で2種のことなる
画像、例えばTt、Tz*強調画像を得ることの可能な
パルスシーケンスを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve this problem and provide a pulse sequence that makes it possible to obtain two different types of images, for example, Tt and Tz*-enhanced images, in one imaging operation.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、使用者が任意に角度を選択
できる第1のパルスと第2の90″パルスと第3の18
0°パルスの3つのパルスを有したパルスシーケンスを
設け、第1のパルスにより励起されるスピンの横磁化成
分を正負の周波数エンコード傾斜磁場で信号を形成させ
、その後、スポイラ−と呼ぶ傾斜磁場により横磁化成分
を拡散させ、残った縦磁化成分を第2,3のパルスによ
り形成するようにしたものである。
In order to achieve the above purpose, the first pulse, the second 90" pulse, and the third 18" pulse, the angle of which can be selected arbitrarily by the user, are used.
A pulse sequence with three 0° pulses is provided, and the transverse magnetization component of the spins excited by the first pulse is formed into a signal by a gradient magnetic field that encodes positive and negative frequencies, and then by a gradient magnetic field called a spoiler. The transverse magnetization component is diffused, and the remaining longitudinal magnetization component is formed by the second and third pulses.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、使用者が任意に角度を選択できる第1
のパルスと第2の90’パルスと第3の180°パルス
の3つのパルスを有したパルスシーケンスを設け、第1
のパルスにより励起されるスピンの横磁化成分を正負の
周波数エンコード傾斜磁場で信号を形成させ、その後、
スポイラ−と呼ぶ傾斜磁場により横磁化成分を拡散させ
、残った縦磁化成分を第2,3のパルスにより形成する
ようにしたものである。このため、2種類の画像、例え
ばT1強調とT2寧強調画像を一度の撮像で得られるの
で、臨床上有用な情報を短時間で提供できる。
According to the present invention, the first angle can be arbitrarily selected by the user.
A pulse sequence having three pulses, a second 90' pulse, and a third 180° pulse is provided;
The transverse magnetization component of the spins excited by the pulse is formed into a signal using a gradient magnetic field that encodes positive and negative frequencies, and then,
The transverse magnetization component is diffused by a gradient magnetic field called a spoiler, and the remaining longitudinal magnetization component is formed by the second and third pulses. Therefore, two types of images, for example, a T1-weighted image and a T2-weighted image, can be obtained in one imaging operation, so that clinically useful information can be provided in a short time.

〔実施例〕〔Example〕

以下5本発明の一実施例を第1、図、第2図及び第1.
3図により説明する。第1図は本発明を適用した核磁気
共鳴イメージング装置を示す全体構成のブロック説明図
、第2図は本発明の一実施例のパルスシーケンスの模式
的説明図である。
The following five embodiments of the present invention are shown in Fig. 1, Fig. 2, and Fig. 1.
This will be explained with reference to Figure 3. FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a pulse sequence according to an embodiment of the present invention.

本発明を適用した核磁気共鳴イメージング装置を第1図
により説明する。この核磁気共鳴イメージング装置は、
大別すると、中央処理袋[(CPU)11と、シーケン
サ12と、送信系13と、静磁場発生磁石10と、受信
系〕5と、信号処理系16とを備えて構成する。
A nuclear magnetic resonance imaging apparatus to which the present invention is applied will be explained with reference to FIG. This nuclear magnetic resonance imaging device
Roughly speaking, it comprises a central processing bag [(CPU) 11, a sequencer 12, a transmission system 13, a static magnetic field generating magnet 10, a reception system] 5, and a signal processing system 16.

中央処理装置t (CPU)11は、予め定められたプ
ログラムに従ってシーケンサ]2.送信系】3.受信系
1s、ff1号処理系16の各々を制御するものである
。シーケンサJ、2は、中央処理装置11からの#@I
ll令に基づいて動作し、被検体1の断層画像のデータ
収集に必要な種々の命令を送信系】3.静磁場発生磁石
】、0の傾斜磁場発生系14.受信系15に送るように
している。
The central processing unit (CPU) 11 executes a sequencer according to a predetermined program]2. Transmission system] 3. It controls each of the receiving system 1s and the ff1 processing system 16. The sequencer J, 2 receives #@I from the central processing unit 11.
A system that operates based on commands and transmits various commands necessary for data collection of tomographic images of subject 1]3. Static magnetic field generating magnet], 0 gradient magnetic field generating system 14. The signal is sent to the receiving system 15.

送信系13は、高周波発信器17と変調器18と高周波
コイルとしての照射コイル20aを有し。
The transmission system 13 includes a high frequency oscillator 17, a modulator 18, and an irradiation coil 20a as a high frequency coil.

シーケンサ12の指令により高周波発信器1.7からの
高周波パルスを変調器18で振幅変調し、この振幅変調
された高周波パルスを高周波増幅器19を介し増幅して
照射コイル20aに供給することにより、所定のパルス
状の電磁波を被検体1に照射するようにしている。
A modulator 18 modulates the amplitude of the high frequency pulse from the high frequency oscillator 1.7 according to a command from the sequencer 12, and the amplitude modulated high frequency pulse is amplified via the high frequency amplifier 19 and supplied to the irradiation coil 20a, thereby producing a predetermined signal. The subject 1 is irradiated with pulsed electromagnetic waves.

静磁場発生磁石1.0は、被検体Jの回りに任意の方向
に均一な静磁場を発生させるためのものである。この静
磁場発生磁石の内部には、照射コイル20aの他、傾斜
磁場を発生させる傾斜磁場コイル21と、受信系15の
受信コイル201)が設置されている。傾斜磁場発生系
】−4は互いに直交するデカルト座標軸方向にそれぞれ
独立に傾斜磁場を印加できる構成を有する傾斜磁場コイ
ル21と傾斜磁場コイルに電流を供給する傾斜磁場電源
22と、傾斜磁場電源22を制御するシーケンサ12に
より構成する。
The static magnetic field generating magnet 1.0 is for generating a uniform static magnetic field around the subject J in any direction. Inside this static magnetic field generating magnet, in addition to the irradiation coil 20a, a gradient magnetic field coil 21 for generating a gradient magnetic field and a receiving coil 201 of the receiving system 15 are installed. Gradient magnetic field generation system]-4 includes a gradient magnetic field coil 21 having a configuration capable of independently applying gradient magnetic fields in the directions of mutually orthogonal Cartesian coordinate axes, a gradient magnetic field power source 22 that supplies current to the gradient magnetic field coils, and a gradient magnetic field power source 22. It is configured by a sequencer 12 that controls it.

受信系15は、高周波コイルとしての受信フィル20b
と該受信コイル20bに接続された増幅器23と直交位
相検波器24とA/D変換器25とを有し、被検体1か
らのNMR信号を受信コイル20bが検出すると、その
信号を増幅器23゜直交位相検波器24.A/D変換器
25を介しデジタル量に変換するとともに、シーケンサ
12からの指令によるタイミングで直交位相検波器24
によってサンプリングされた二系列の収集データに変換
して中央処理装置】、1゜に送るようにしている。
The receiving system 15 includes a receiving filter 20b as a high frequency coil.
and an amplifier 23, a quadrature phase detector 24, and an A/D converter 25 connected to the receiving coil 20b, and when the receiving coil 20b detects an NMR signal from the subject 1, the signal is transmitted to the amplifier 23°. Quadrature phase detector 24. It is converted into a digital quantity via the A/D converter 25, and is also converted to a digital quantity by the quadrature phase detector 24 at the timing according to the command from the sequencer 12.
The collected data is converted into two series of sampled data and sent to the central processing unit], 1°.

信号処理系16は、磁気ディスク26.光デイスク27
等の外部記憶装置と、CRT等からなるデイスプレィ2
8とを有し、受信系15からのデータが中央処理袋[1
1に入力されると、該中央処理装置11が信号処理2画
像再構成等の処理を実行し、その結果の被検体]、の所
望の断面像をデイスプレィ28に表示するとともに、外
部記憶装置の磁気ディスク26等に記録する。
The signal processing system 16 includes a magnetic disk 26. optical disk 27
A display 2 consisting of an external storage device such as, and a CRT etc.
8, and the data from the receiving system 15 is sent to the central processing bag [1
1, the central processing unit 11 executes processing such as signal processing 2 and image reconstruction, and displays the resulting desired cross-sectional image of the subject on the display 28, and also displays data in the external storage device. The information is recorded on a magnetic disk 26 or the like.

2二で5本発明の一実施例のパルスシーケンスを第2図
を用いて説明する。第2図において第1のパルス32は
、使用者が任意に角度を選択できる励起パルスである。
22-5 A pulse sequence of an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In FIG. 2, the first pulse 32 is an excitation pulse whose angle can be selected arbitrarily by the user.

ここで、その角度をaoとする。第1のパルスが印加さ
れると、巨視的磁化は、α6倒される(第13図)、こ
こで、倒された巨視的磁化は、Z軸成分Mzとxy平面
成分M x yのベクトル和で表わせるa M zを巨
視的磁化の縦方向成分、M x yを横方向成分と呼ぶ
Here, let that angle be ao. When the first pulse is applied, the macroscopic magnetization is inverted by α6 (Fig. 13), where the inverted macroscopic magnetization is the vector sum of the Z-axis component Mz and the xy plane component M x y. The expression a M z is called the longitudinal component of macroscopic magnetization, and M x y is called the transverse component.

まず、縦方向成分に着目して、説明する。縦方向成分は
1時定数Thで縦緩和現象を起こす9区間■−■では、
縦方向成分は1位相及び周波数エンコード傾斜磁場を感
じない。そのため1区間■では信号を生じない、その後
、90’パルス33により縦方向成分はX7平面内に倒
される。そして、周波数エンフード及び位相エンコード
を感じる(区間x)、そして、180”パルス34によ
り、拡散したスピンは戻り、区間XrVで信号を得るこ
とができる。このように、α゛パルスより縦方向成分と
なる磁化に着目すると、XR法のように考えられる。
First, the description will focus on the vertical component. In the 9 sections ■-■ where the longitudinal component causes a longitudinal relaxation phenomenon with a time constant Th of 1,
The longitudinal component does not feel one phase and frequency encoding gradient field. Therefore, no signal is generated in one section (3), after which the vertical component is collapsed into the X7 plane by the 90' pulse 33. Then, the frequency enrichment and phase encoding are felt (section x), and the 180" pulse 34 causes the diffused spins to return, and a signal can be obtained in the section XrV. In this way, the vertical component and the If we focus on the magnetization, it can be thought of as the XR method.

次に、α°パルスにより、横方向成分となる磁化に着目
して説明する。横方向となった磁化は、区間■で位相エ
ンコードを感じ、負の方向の周波数エンコード傾斜磁場
も感じる。さらに、周波数エンコード傾斜磁場が反転し
て、正の方向の傾斜磁場(区間V)を感じスピンは収束
して、区間■で信号を得ることができる。さらに、区間
■でスポイラ−と呼ぶ拡散のための大きな傾斜磁場によ
り、横磁化は強制的に横緩和を起こし、横方向成分は0
になる。その後、横方向成分が0であるため、区間層で
は信号を形成しない。このように、α°パルスにより横
方向成分となる磁化に着目すると、GE法のように考え
られる。結局、区間■では、α°パルスにより横方向成
分となる磁化がGE法により信号を形成し、区間層では
、αパルスにより縦方向成分となる磁化がIR法により
信号を形成する。ここで、Tel 、 Te2 、 T
 I 。
Next, explanation will be given focusing on magnetization which becomes a lateral component due to the α° pulse. The magnetization, which has become transverse, feels phase encoding in section ■, and also feels a frequency encoding gradient magnetic field in the negative direction. Further, the frequency encoding gradient magnetic field is reversed, and the spins sense a positive gradient magnetic field (section V) and converge, and a signal can be obtained in section (2). Furthermore, in section ■, due to a large gradient magnetic field for diffusion called a spoiler, the transverse magnetization is forced to undergo transverse relaxation, and the transverse component becomes 0.
become. After that, since the horizontal component is 0, no signal is formed in the interval layer. In this way, if we focus on the magnetization that becomes a lateral component due to the α° pulse, it can be considered like the GE method. As a result, in section (2), the magnetization that becomes a horizontal component due to the α° pulse forms a signal using the GE method, and in the section layer, the magnetization that becomes a longitudinal component due to the α pulse forms a signal using the IR method. Here, Tel, Te2, T
I.

α 、繰り返し時間TRを任意に設定することにより、
さまざまな2種の異なった画像を得ることができる。
By arbitrarily setting α and repetition time TR,
A variety of two different images can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、1回の撮像で2種の異なった画像を得
ることができるので、短時間で診断上有用な情報を多く
得ることができる効果がある。
According to the present invention, since two different types of images can be obtained in one imaging operation, there is an effect that a large amount of diagnostically useful information can be obtained in a short time.

また、1回の撮像で多くの情報を得ることができるため
、被検体の拘束時間が短くでき、スループット向上の効
果があり、さらに体動によりアーチファクトを抑制でき
る効果もある。
Furthermore, since a large amount of information can be obtained with one imaging, the time for restraining the subject can be shortened, which has the effect of improving throughput, and further has the effect of suppressing artifacts due to body movement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を適用した核磁気共鳴イメージング装置
を示す全体構成のブロック説明図、第2図は本発明のパ
ルスシーケンスの模式的説明図、第3図は本発明を適用
したMRI装置のブロック図、第4図は巨視的磁化の説
明図、第5図はSE法のパルスシーケンスの模式的説明
図、第6図はS E法の180′パルス印加による磁化
の挙動を示す説明図、第7図は縦緩和現象を示した説明
図、第8図は横緩和現象を示した説明図、第9図は人体
における縦緩和を示した説明図、第10図は人体におけ
る横緩和を示した説明図、第11図はIR法のパルスシ
ーケンスの模式的説明図、第12図はGE法のパルスシ
ーケンスの模式的説明図、第13図は本発明の実施例の
最初の励起パルス印加後の磁化の説明図である。 1・・・被検体、11・・・中央処理装置(CP U)
、12・・・シーケンサ、32・・・α0パルス、33
・・・90°パルス、34・・・180@パルス。 茅 目 茅 乙 囚 茎 4 (久) Cb) 茅5 エコー411号 ギ ワ 目 茅 1゜ 目 茅 2 蜜f ニーーー−に) rε ME 芋 /3
FIG. 1 is a block explanatory diagram of the overall configuration of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus to which the present invention is applied, FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the pulse sequence of the present invention, and FIG. 3 is an MRI apparatus to which the present invention is applied. A block diagram, Fig. 4 is an explanatory diagram of macroscopic magnetization, Fig. 5 is a schematic explanatory diagram of the pulse sequence of the SE method, and Fig. 6 is an explanatory diagram showing the behavior of magnetization due to the application of a 180' pulse in the SE method. Fig. 7 is an explanatory diagram showing the longitudinal relaxation phenomenon, Fig. 8 is an explanatory diagram showing the transverse relaxation phenomenon, Fig. 9 is an explanatory diagram showing the longitudinal relaxation in the human body, and Fig. 10 is an explanatory diagram showing the transverse relaxation in the human body. 11 is a schematic explanatory diagram of the pulse sequence of the IR method, FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of the pulse sequence of the GE method, and FIG. 13 is the diagram after application of the first excitation pulse in the embodiment of the present invention. It is an explanatory diagram of magnetization of. 1... Subject, 11... Central processing unit (CPU)
, 12... Sequencer, 32... α0 pulse, 33
...90° pulse, 34...180@pulse. Chime-Kayaotsu Captive Stem 4 (Ku) Cb) Chiga 5 Echo No. 411 Giwa-mecha 1゜me-Kaya 2 Honey f Nii-ni) rε ME Potato/3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被検体に静磁場を与える手段と、前記被検体にスラ
イス方向傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場及び位相
エンコード傾斜磁場及び前記被検体の組織を構成する原
子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波パルスをあ
る所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する手段と、
核磁気共鳴信号を検出する手段とを備えた核磁気共鳴イ
メージング装置において、前記パルスシーケンスを制御
するシーケンサが、使用者が任意の角度を設定できる1
つの励起パルスと、そのパルスにより励起される横磁化
成分の信号を結像させる正負の周波数エンコード傾斜磁
場と、縦磁化成分の信号を結像させる1つの90゜パル
スと1つの180゜パルスにより構成し、2種類の情報
の異なる画像を1度の撮像で得る機能を有することを特
徴とする磁気共鳴イメージング装置。 2、前記2種の画像が縦緩和強調画像、横緩和強調画像
である請求項1の磁気共鳴イメージング装置。
[Scope of Claims] 1. Means for applying a static magnetic field to a subject; a means for applying a slicing direction gradient magnetic field, a frequency encoding gradient magnetic field, and a phase encoding gradient magnetic field to the subject; means for repeatedly applying a high frequency pulse that causes magnetic resonance in a certain predetermined pulse sequence;
A nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising a means for detecting a nuclear magnetic resonance signal, wherein the sequencer for controlling the pulse sequence is configured such that a user can set an arbitrary angle.
Consists of two excitation pulses, a positive and negative frequency-encoded gradient magnetic field that images the signal of the transverse magnetization component excited by the pulse, and one 90° pulse and one 180° pulse that images the signal of the longitudinal magnetization component. A magnetic resonance imaging apparatus characterized in that it has a function of obtaining images with two different types of information in one imaging. 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the two types of images are a longitudinal relaxation-enhanced image and a transverse relaxation-enhanced image.
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